為研究絕緣油在電場作用下的老化機(jī)理,構(gòu)建了3種碳原子數(shù)為15的絕緣油烴分子模型,利用基于密度泛函理論的M06-2X泛函對(duì)分子模型在電場作用下的微觀反應(yīng)進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明:3種烴分子隨電場的增加呈現(xiàn)出大致相同的變化趨勢,但存在著一定的差異。隨著電場強(qiáng)度的增加,分子的空間結(jié)構(gòu)逐漸舒展開來,總能量和動(dòng)能逐漸減小,勢能逐漸增大,偶極矩逐漸增大,導(dǎo)致分子的穩(wěn)定性逐漸降低。分子最高占據(jù)軌道與最低未占據(jù)軌道分別在分子鏈兩端表現(xiàn)出親電反應(yīng)活性和親核反應(yīng)活性,能隙隨電場的增加逐漸減小,分子鏈端部原子反應(yīng)活性較強(qiáng)。其中,鏈烷烴在3者中分子最不穩(wěn)定,最容易發(fā)生化學(xué)鍵斷裂,導(dǎo)致分子裂解;環(huán)烷烴和芳香烴會(huì)先發(fā)生開環(huán)反應(yīng)導(dǎo)致分子鏈的裂解。 

【文章來源】：絕緣材料. 2020,53(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴分子的優(yōu)化模型

表2分別列出了不同電場強(qiáng)度下3種烴分子的鍵長和二面角的參數(shù)，用來表征電場作用下分子幾何結(jié)構(gòu)的變化情況。R(1,42)、R(6,37)和R(3,27)分別對(duì)應(yīng)3條分子鏈最左端和最右端C原子之間的距離，D(6,5,37,34)和D(3,2,27,24)表示二環(huán)烷烴和雙環(huán)芳香烴兩個(gè)碳環(huán)之間的二面角。從表2可以看出，R(1,42)、R(6,37)、R(3,27)都隨著電場強(qiáng)度的增加逐漸變大，這是由于電場的作用使得分子體系內(nèi)正負(fù)電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，對(duì)分子鏈產(chǎn)生了一定的拉伸作用。隨著電場強(qiáng)度的增加，D(6,5,37,34)和D(3,2,27,24)逐漸變小，這是因?yàn)榉肿渔湹奶辑h(huán)取向在電場的作用下發(fā)生了一定的改變，分子結(jié)構(gòu)逐漸舒展開來，降低了分子幾何結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在電場強(qiáng)度為0.021a.u.時(shí)，鏈烷烴C15H32首先發(fā)生了C-C和C-H鍵的斷裂，如圖2所示。此時(shí)，環(huán)烷烴和芳香烴還未發(fā)生裂解，這與環(huán)烷烴和芳香烴的環(huán)狀結(jié)構(gòu)較難裂解有一定的關(guān)系。圖2 電場強(qiáng)度為0.021 a.u.時(shí)分子的幾何結(jié)構(gòu)

電場強(qiáng)度為0.021 a.u.時(shí)分子的幾何結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3360606